清華SRT計(jì)劃：鼎力暖爐興意闌 薪火相傳猶待后
記者 王冰冰
清華大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先提出大學(xué)生研究訓(xùn)練（SRT）計(jì)劃，自1996年該計(jì)劃設(shè)立伊始，至今已走過(guò)17個(gè)年頭。十余年間，清華大學(xué)SRT計(jì)劃的投入經(jīng)費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)，規(guī)模與受益面穩(wěn)步擴(kuò)大，參與度和項(xiàng)目水平不斷提高，成為本科生參與學(xué)術(shù)科技活動(dòng)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要平臺(tái)，在清華本科生中已成為擁有良好口碑和廣泛影響的、一個(gè)獨(dú)具特色的品牌，在全國(guó)高校中影響重大，起到了很好的引領(lǐng)作用。近年來(lái)，清華SRT立項(xiàng)數(shù)量達(dá)到每年1000余項(xiàng)的規(guī)模，60%以上的本科生在讀期間參加了一項(xiàng)或以上的SRT項(xiàng)目。
思篇——
SRT課外發(fā)力“做中學(xué)”，旨在提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度
國(guó)家級(jí)教學(xué)名師孫宏斌教授給記者講了這樣一段小故事：“幾年前，我到美國(guó)MIT訪問，期間遇到在MIT繼續(xù)深造的一位清華電機(jī)系本科畢業(yè)生，他曾經(jīng)上過(guò)我的課。談話間，這位學(xué)生對(duì)比起自己所接受國(guó)內(nèi)外教育的差異，最明顯的感受就是在國(guó)內(nèi)課堂上學(xué)到的東西‘容易忘’，現(xiàn)在基本都還給老師了，而在國(guó)外課堂上學(xué)的東西‘記得住’。這番簡(jiǎn)短談話對(duì)我觸動(dòng)極大，這一差異背后的深層原因發(fā)人深省。”
這種差異背后顯現(xiàn)的，是國(guó)內(nèi)高等教育在學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度方面的不足。國(guó)內(nèi)很大一部分第一課堂采用單向的知識(shí)傳授型授課模式，學(xué)生“學(xué)的容易，忘的也快”。甚至有一些課程，只要學(xué)生考前突擊幾天，就能考個(gè)好成績(jī)，可是沒過(guò)多久就忘得所剩無(wú)幾。
為了提升學(xué)生學(xué)術(shù)興趣和學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，國(guó)內(nèi)高等教育普遍采用第二課堂的實(shí)習(xí)實(shí)踐和學(xué)術(shù)活動(dòng)來(lái)作為補(bǔ)充。SRT的應(yīng)運(yùn)而生，正是其中的一項(xiàng)有益探索，清華大學(xué)SRT計(jì)劃是通過(guò)清華第20次教學(xué)討論會(huì)確定實(shí)施的一項(xiàng)重要教改措施，讓學(xué)生在第二課堂實(shí)踐“做中學(xué)”，一定程度上彌補(bǔ)了第一課堂在學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度方面的不足。
就學(xué)生層面而言，SRT在“做中學(xué)”的做法，是對(duì)學(xué)習(xí)模式的極大轉(zhuǎn)變，對(duì)于提升學(xué)生的學(xué)術(shù)興趣、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神起到切實(shí)的推動(dòng)作用，并能有效彌補(bǔ)學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度和師生互動(dòng)性方面的不足。通過(guò)SRT，本科生有機(jī)會(huì)接觸到學(xué)術(shù)前沿，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作進(jìn)行交叉學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，學(xué)生與老師也有更多機(jī)會(huì)面對(duì)面互動(dòng)，老師也能針對(duì)不同學(xué)生特點(diǎn)因材施教。十余年間，通過(guò)SRT不斷涌現(xiàn)出具有創(chuàng)新精神的優(yōu)秀學(xué)生。
就學(xué)校層面而言，SRT一定程度上彌補(bǔ)了第一課堂學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度的不足以及師生互動(dòng)性的不足，對(duì)學(xué)校看齊國(guó)際一流大學(xué)的本科教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。學(xué)校應(yīng)不斷采取舉措，加強(qiáng)投入和政策保障，大力推進(jìn)SRT計(jì)劃，激勵(lì)老師和同學(xué)更積極投身于SRT計(jì)劃。同時(shí)SRT要進(jìn)一步在培養(yǎng)學(xué)生“崇尚科學(xué)、熱愛學(xué)術(shù)”上做深入挖掘，激發(fā)學(xué)生的學(xué)術(shù)興趣和創(chuàng)新精神。
就高等教育而言，清華SRT的開展對(duì)于探索中國(guó)高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展也是一種有益嘗試。SRT實(shí)施“做中學(xué)”，從以前的關(guān)注“教”轉(zhuǎn)為更多地關(guān)注“學(xué)”，有利于促進(jìn)人才培養(yǎng)模式由知識(shí)傳授型向能力提升型的轉(zhuǎn)變。清華作為全國(guó)頂尖學(xué)府，更要在高等教育中發(fā)揮引領(lǐng)性作用，帶動(dòng)高等教育內(nèi)涵和質(zhì)量的提升。希望SRT持續(xù)發(fā)力，使其可持續(xù)發(fā)展，增大影響輻射面，讓更多學(xué)生從中受益。
行篇——
姜海的SRT團(tuán)隊(duì)與“搖搖公交”
“可能到達(dá)目的地的公交車停在眼前，卻很可能錯(cuò)過(guò)了，還得去看站牌，怎么辦？”清華大學(xué)工業(yè)工程系副教授、博士生導(dǎo)師姜海帶領(lǐng)他的SRT團(tuán)隊(duì)所共同開發(fā)出一款手機(jī)APP應(yīng)用程序，作為第一個(gè)真正實(shí)現(xiàn)地點(diǎn)到地點(diǎn)之間離線查詢的程序，就能輕松解決這一困擾很多乘客的問題。這款名為“搖搖公交”的公交行程規(guī)劃移動(dòng)應(yīng)用存儲(chǔ)有8萬(wàn)多個(gè)北京地名，能夠提供快捷好用、離線免流量的公交換乘信息查詢，為市民出行提供便利服務(wù)。從2012年2月立項(xiàng)至今，搖搖公交已開發(fā)并上線8個(gè)版本，免費(fèi)下載超過(guò)5萬(wàn)次。
圖為“搖搖公交”現(xiàn)有用戶的分布圖。
為什么這款手機(jī)應(yīng)用這么受歡迎？只要你在這款應(yīng)用程序的界面上輸入公交換乘的起止地點(diǎn)，它就會(huì)自動(dòng)為你選擇理想的出行路線，標(biāo)綠的是推薦方案，標(biāo)藍(lán)的是可以到達(dá)但不建議的路線，標(biāo)紅的是無(wú)法到達(dá)的路線，你再也不用擔(dān)心錯(cuò)過(guò)能到達(dá)目的地的公交車了。而當(dāng)你最終選擇了一條適合路線，展開的地圖會(huì)詳細(xì)標(biāo)劃你所要行經(jīng)的每一站路程。
從2011年起公交應(yīng)用開始大量涌現(xiàn)，各種主流公交查詢和地圖應(yīng)用大多是依賴在線服務(wù)，使用2G網(wǎng)絡(luò)的智能手機(jī)查詢速度很慢，用戶也往往對(duì)產(chǎn)生的流量比較敏感。面對(duì)這種局面，研究交通工程出身的姜海萌生了開發(fā)一款依靠離線提高查詢速度、并可實(shí)現(xiàn)地點(diǎn)到地點(diǎn)查詢的快捷公交應(yīng)用。面對(duì)手機(jī)內(nèi)存和計(jì)算能力有限的挑戰(zhàn)，姜海通過(guò)SRT立項(xiàng)，吸引感興趣的同學(xué)，組建了自己的團(tuán)隊(duì)，開始著手設(shè)計(jì)高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些來(lái)自工業(yè)工程系的同學(xué)們各司其職，有做算法實(shí)現(xiàn)和地圖的，有負(fù)責(zé)制作官方網(wǎng)站的，還有負(fù)責(zé)程序logo以及形象設(shè)計(jì)的，以及數(shù)據(jù)處理、整個(gè)項(xiàng)目的開展的。此外，大家還正在緊張開發(fā)和測(cè)試Android版本，爭(zhēng)取在近期發(fā)布。
圖為姜海（左一）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行調(diào)適。
面對(duì)缺少開發(fā)基礎(chǔ)、開發(fā)成本相對(duì)較高，以及開發(fā)過(guò)程中的具體調(diào)適問題等各種困難，姜海和他的SRT團(tuán)隊(duì)不斷前行，使搖搖公交從無(wú)到有、從小到大，逐漸發(fā)展成熟。姜海和團(tuán)隊(duì)成員保持每周至少碰一次頭，詢問程序開發(fā)的進(jìn)展，討論過(guò)程中出現(xiàn)的各種問題。團(tuán)隊(duì)中的每位同學(xué)也都曾親身試驗(yàn)過(guò)搖搖公交，他們會(huì)隨機(jī)坐上一路公交，跟隨地圖查看路線的準(zhǔn)確性。姜海及其SRT團(tuán)隊(duì)的共同理想就是把搖搖公交打造成叫得響的清華品牌，現(xiàn)在他們正在進(jìn)行后續(xù)推廣，希望能通過(guò)不斷更新的版本回饋社會(huì)和用戶。
談到參加SRT計(jì)劃的體會(huì)，戚欣說(shuō)SRT項(xiàng)目為自己在算法學(xué)習(xí)上提供了獲得鍛煉和進(jìn)步的機(jī)會(huì)，通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，他的編程能力得到大幅提高，對(duì)自己的工程專業(yè)認(rèn)識(shí)也得到加深。胡楊林認(rèn)為，通過(guò)參加SRT，自己得到參與社會(huì)、服務(wù)社會(huì)的機(jī)會(huì)，讓所學(xué)知識(shí)與社會(huì)實(shí)際相結(jié)合，看到自己和同學(xué)們的付出對(duì)他人的生活有幫助感覺發(fā)自內(nèi)心的自豪。
趙彬和大型客機(jī)內(nèi)氣溶膠顆粒物沉積規(guī)律研究
面對(duì)北京日前甚囂塵上的PM2.5大氣污染及霧霾問題，微環(huán)境即人工建造的封閉空間如汽車、火車、飛機(jī)等，其空氣質(zhì)量問題也日益受到人們關(guān)注。清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系教授趙彬指導(dǎo)的SRT項(xiàng)目——大型客座機(jī)艙內(nèi)氣溶膠顆粒物的沉積規(guī)律項(xiàng)目，恰好是對(duì)現(xiàn)有問題的一個(gè)有益探索和回答。
圖為實(shí)驗(yàn)所模擬的情景。
目前，飛機(jī)的客流量為四十億人次每年，根據(jù)國(guó)際機(jī)場(chǎng)協(xié)會(huì)(ACI)的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)字將在2025年加倍。在乘坐飛機(jī)途中，傳染病很容易從一個(gè)病人傳播到健康乘客身上。這種傳播途徑一是通過(guò)病原體在空氣中直接傳播，二是通過(guò)接觸到沉降在表面上的病原體而感染。而這些途徑都與氣溶膠顆粒物的沉積息息相關(guān)。開展這項(xiàng)研究的意義在于，通過(guò)研究客機(jī)內(nèi)氣溶膠顆粒沉積規(guī)律，有效減少密閉空間的空氣污染，防止傳染病感染和病菌傳播。項(xiàng)目設(shè)置內(nèi)容主要是針對(duì)實(shí)際客座機(jī)艙內(nèi)幾何尺寸復(fù)雜、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法在機(jī)艙內(nèi)誤差很大等問題，旨在發(fā)展一套定量計(jì)算分析大型客座機(jī)艙內(nèi)的顆粒物沉降率的方法和模型，并將其實(shí)現(xiàn)為便于工程人員實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算工具。
圖為實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)的示意圖。
趙彬的SRT項(xiàng)目只帶了一名本科生，別看只有一個(gè)人，但強(qiáng)將帶精兵，他所帶的建環(huán)9字班學(xué)生尤若于，已經(jīng)將這項(xiàng)SRT研究的理論成果集成兩篇國(guó)際高水平論文，一篇發(fā)表在美國(guó)氣溶膠研究學(xué)會(huì)（AAAR）會(huì)刊：Aerosol Science and Technology期刊上（2012影響因子2.667，是氣溶膠科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的兩個(gè)國(guó)際權(quán)威期刊之一），另一篇被空氣質(zhì)量領(lǐng)域的國(guó)際著名期刊：Atmospheric Environment期刊接收（2012影響因子3.465，總引頻次在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域排名第5/205），而且兩篇論文分別得到三位和兩位匿名審稿人的一致好評(píng)。
這個(gè)SRT項(xiàng)目起初緣自趙彬所參與的一項(xiàng)由天津大學(xué)牽頭的973項(xiàng)目。在項(xiàng)目進(jìn)展過(guò)程中，趙彬與尤若于除了每周慣常的碰頭，或是電話和郵件的頻繁聯(lián)絡(luò)之外，就是經(jīng)常奔波于赴天津的路途中。天津大學(xué)引進(jìn)的一架退役麥道82飛機(jī)成為趙彬他們的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，他們將計(jì)算、分析、對(duì)照的數(shù)據(jù)與該飛機(jī)的實(shí)驗(yàn)比對(duì)。在實(shí)驗(yàn)中，他們常常要面對(duì)計(jì)算結(jié)果推導(dǎo)不出或是需要重新推導(dǎo)的情況，有時(shí)實(shí)驗(yàn)儀器精度不夠，趙彬還要想辦法去借更好的實(shí)驗(yàn)儀器，也要面對(duì)實(shí)驗(yàn)飛機(jī)開啟的高額費(fèi)用等一系列問題。歷經(jīng)一年，克服種種困難，通過(guò)不斷討論、修改方案，多次模型推導(dǎo)和試算以及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)比，最終提出了實(shí)際大型客機(jī)座艙中顆粒沉積率的簡(jiǎn)易計(jì)算方法，并應(yīng)用于實(shí)際機(jī)艙中沉降率的模擬預(yù)測(cè)和分析。
這次已經(jīng)是趙彬指導(dǎo)的項(xiàng)目第5次獲得SRT一等獎(jiǎng)了。從2006年開始指導(dǎo)項(xiàng)目多年下來(lái)，趙彬?qū)⒓覵RT的學(xué)生深有感觸，更多寄語(yǔ)。他希望同學(xué)們首先不要有功利心，要對(duì)科學(xué)研究有發(fā)自內(nèi)心的興趣，其次要做好時(shí)間安排，保證更加高效的時(shí)間投入。
趙彬坦言，一般來(lái)說(shuō)指導(dǎo)SRT項(xiàng)目的老師多是年輕的副教授，自己現(xiàn)在雖已然是教授，但仍會(huì)繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生開展SRT項(xiàng)目，讓更多學(xué)生參與到科研實(shí)踐中去。
張馳和欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手
張弛，熱能系熱動(dòng)93班學(xué)生，從大一開始跟著師兄們間接接觸到機(jī)器人手這個(gè)科研題目，到大三正式參與到耦合與主動(dòng)復(fù)合抓取機(jī)器人手的SRT項(xiàng)目中并擔(dān)綱主要負(fù)責(zé)人，幾年間，張弛從SRT中收獲良多。
圖為張馳研究設(shè)計(jì)的機(jī)器人手在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
人與人之間的交流以及一些輔助動(dòng)作的完成都要依靠雙手，然而在一些比較危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中如拆除炸彈等，或是靠人手難以完成的繁重工作中，發(fā)明出性能與人手接近、工作能力更強(qiáng)的機(jī)器人手，把人手從危險(xiǎn)和疲憊中解脫出來(lái)就顯得尤為重要。
這個(gè)SRT項(xiàng)目的起源可以追溯到2005年機(jī)械工程系的張文增老師所進(jìn)行的第一代機(jī)器人手研究，從張文增所致力于研究的簡(jiǎn)單穩(wěn)定的機(jī)器手逐漸過(guò)渡到張弛現(xiàn)在所進(jìn)行的耦合與主動(dòng)復(fù)合抓取機(jī)器人手的項(xiàng)目。張文增的實(shí)驗(yàn)室每年都會(huì)有新的本科生加入，這個(gè)SRT項(xiàng)目就這樣一直延續(xù)下來(lái)，他們每年的研究在機(jī)器人手的結(jié)構(gòu)和功能上都有所改進(jìn)，對(duì)人手的模擬度、可靠度、精確度在逐年提高，控制難度逐年減小。每年也都會(huì)取得多項(xiàng)科研成果包括專利和論文等，這個(gè)項(xiàng)目的科研成果還連續(xù)三年獲得美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)頒發(fā)的ASME機(jī)器人與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。
圖為張馳在比賽現(xiàn)場(chǎng)。
機(jī)器人手SRT項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的同學(xué)各有分工，其中有負(fù)責(zé)外型設(shè)計(jì)和美化的美院同學(xué)，也有機(jī)械系、汽車系、精儀系等其他院系同學(xué)共同進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，自動(dòng)化系的同學(xué)負(fù)責(zé)控制設(shè)計(jì)。像通過(guò)眼睛移動(dòng)來(lái)控制手的移動(dòng)和抓取，這些聽起來(lái)就很炫的動(dòng)作都是在各學(xué)科同學(xué)共同協(xié)作下實(shí)現(xiàn)的。
在他們實(shí)驗(yàn)室的一角立著一塊小黑板，這就是他們的創(chuàng)新發(fā)源地。誰(shuí)有更好更新的想法就會(huì)在這里和張文增老師交流。他們也常利用中午吃飯時(shí)間聚在一起，討論下各自負(fù)責(zé)部分的最新進(jìn)展。
參與SRT項(xiàng)目讓張弛感受最深的，一方面是老師的啟發(fā)，另一方面是學(xué)生的自主性。張文增老師常常在項(xiàng)目中對(duì)同學(xué)進(jìn)行啟發(fā)，讓同學(xué)們自己創(chuàng)新，而不是給定好題目和設(shè)計(jì)思路去限定同學(xué)們的思維。張老師會(huì)引導(dǎo)大家思考人手有哪些特點(diǎn)、用機(jī)器如何模仿等，讓同學(xué)們?cè)谛纬梢欢ㄋ悸泛笤倥c他進(jìn)行交流，張老師再進(jìn)一步提出改進(jìn)思路，而具體的實(shí)現(xiàn)包括機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)和零件選擇等則是由張弛和同學(xué)們自己參與組裝調(diào)適并最終完成。張弛認(rèn)為，老師的啟發(fā)對(duì)于培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新能力和科研興趣都大有裨益。
已經(jīng)大四的張弛已經(jīng)在等待國(guó)外高校的研究生錄取通知書了，但他仍駐守在實(shí)驗(yàn)室，指導(dǎo)師弟們繼續(xù)進(jìn)行機(jī)器人手的后續(xù)研究。他們所研究設(shè)計(jì)的機(jī)器人手的后續(xù)發(fā)展方向和目標(biāo)是，通過(guò)在手指的壓力觸點(diǎn)上加入傳感器，通過(guò)電腦程序操作，實(shí)現(xiàn)更多的控制反饋。具體說(shuō)就是，讓機(jī)器人手能感受到抓取過(guò)程中的力度大小、抓取物體是否容易滑落，并在抓取過(guò)程中進(jìn)行智能判斷，包括采用力度的大小，如抓一個(gè)雞蛋不能抓碎，抓一個(gè)鐵錘也要牢牢抓住。談起抓取機(jī)器人手的未來(lái)，張弛還有更多夢(mèng)想期待學(xué)弟們繼續(xù)完成。
2013年，SRT重裝登場(chǎng)，揚(yáng)帆啟航。為了進(jìn)一步提高學(xué)生和教師投身SRT計(jì)劃的積極性、提升計(jì)劃實(shí)施效果，2012年學(xué)校擴(kuò)大了SRT授獎(jiǎng)面和授獎(jiǎng)?lì)~度，共評(píng)選出優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)38項(xiàng)，其中一等獎(jiǎng)18項(xiàng)，二等獎(jiǎng)20項(xiàng)，5個(gè)院系榮獲優(yōu)秀組織獎(jiǎng)。與往年相比，評(píng)優(yōu)率由2%增加到4%。并2013年春季學(xué)期的院系本科教學(xué)院長(zhǎng)/主任會(huì)上，舉行了隆重的SRT優(yōu)秀項(xiàng)目指導(dǎo)教師和院系的頒獎(jiǎng)儀式。與之同時(shí)，未來(lái)的SRT將改革申報(bào)和管理流程，更加方便師生申報(bào)。也會(huì)更加注重與后續(xù)學(xué)生課外學(xué)科競(jìng)賽的銜接。SRT的授獎(jiǎng)面和授獎(jiǎng)?lì)~度也將繼續(xù)擴(kuò)大，對(duì)于優(yōu)秀指導(dǎo)教師和項(xiàng)目將給予滾動(dòng)和重點(diǎn)支持，使SRT優(yōu)秀指導(dǎo)教師和學(xué)生團(tuán)隊(duì)獲得更多關(guān)注和更大支持，走得更高更遠(yuǎn)。
（清華新聞網(wǎng)4月9日電）
編輯：襄樺
